CN110505132B - 一种肺功能数据传输的软件实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种肺功能数据传输的软件实现方法,包括初始化部件、主循环部件和中断处理部件，所述初始化部件对CPU、接口、状态量初始化，其优先级为0级；主循环部件循环查询按键状态、数据有效性并进行数据打包发送，包括系统自检单元、判断有效数据单元、识别按键控制单元、状态灯控制单元、数据打包发送单元，其优先级为4级；所述中断处理部件包括定时器T0中断、CAN中断和UART1中断，T0中断用于发送数传请求帧的延时定时，其优先级为1级；CAN中断用于与主机通信，其优先级为2级；UART1中断用于接收测试模块的数据并存储，其优先级为3级。本发明能够直接运行在现有肺功能仪内部，将肺功能检测数据进行传输，实现远程诊断处理。

Description

一种肺功能数据传输的软件实现方法

技术领域

本发明涉及生理参数检测领域，尤其是涉及一种生理参数数据传输的实现方法。

背景技术

肺功能仪是一种包含多种传感器的精密设备，其测量参数的准确性依赖于软件的精确算法。目前，市场上的主流肺功能仪均是国外产品，算法、协议均不开放，肺功能测试时必须配套使用安装有肺功能分析软件的计算机设备，还要对测试人员进行个人信息录入管理，这就需要专业技术人员现场操作。但是，在一些没有计算机设备和专业技术人员的特殊场合，就无法进行肺功能检测。因此，迫切需要一种嵌入式软件与硬件相配合，在不需要安装有肺功能分析软件的计算机，不需要专业技术人员，也不需要破解肺功能仪的通信协议的条件下，能够直接运行在现有肺功能仪内部，将肺功能检测数据进行打包远程传输，远程的计算机接收到检测数据后，再由专业技术人员进行分析处理。

发明内容

本发明提供了一种肺功能数据传输的软件实现方法，意在解决前述问题。本发明采用的技术方案是：

一种肺功能数据传输的软件实现方法,包括初始化部件、主循环部件和中断处理部件，所述初始化部件对CPU、接口、状态量初始化，其优先级为0级；主循环部件循环查询按键状态、数据有效性并进行数据打包发送，包括系统自检单元、判断有效数据单元、识别按键控制单元、状态灯控制单元、数据打包发送单元，其优先级为4级；所述中断处理部件包括定时器T0中断、CAN中断和UART1中断，T0中断用于发送数传请求帧的延时定时，其优先级为1级；CAN中断用于与主机通信，其优先级为2级；UART1中断用于接收测试模块的数据并存储，其优先级为3级。

进一步的，初始化部件的初始化程序流程为：判断外部晶振稳定性，如果稳定则切换到外部晶振，打开看门狗，对UART1初始化，进行I/O分配，对状态灯初始化，对CAN初始化，打开CAN中断，结束初始化。

进一步的，所述主循环部件的程序流程为：系统自检，如果自检正常，则检查是否有按键触发，如果有按键触发，则进入识别按键控制单元，再进行数据有效性判定，如果判断数据有效，则进入数据打包发送单元进行数据发送，并返回系统自检；上述流程中如果判断为否，则返回系统自检；在所述自检正常、识别按键控制单元、数据有效和数据打包发送单元均向状态灯控制单元发送状态信号。

进一步的，所述UART1中断的处理流程为：喂狗，判断是否接收到中断信号，如果没有收到中断信号，则返回；如果收到中断信号，则更新肺功能仪的产品状态参数，在收到新的数据后，将接收数据长度加一，再将接收到的数据存入缓存后返回。

进一步的，所述CAN中断的处理流程为：喂狗，判断是否接收到广播帧，如果收到广播帧，则判断是否收到数传请求使能信号，当收到数传请求使能信号时，启动T0定时器，发送数传请求帧，如果没有收到数传请求使能信号，则返回；如果没有收到广播帧，则判断是否收到数传通知帧，如果收到数传通知帧，则设置数传通知使能，如果没收到数传通知帧，则返回。

进一步的，所述系统自检的程序流程为：先进行cpu自检，如果cpu自检正常则进行data自检，如果不正常则重新开始自检；如果data自检正常则进行xdata自检，如果不正常则重新开始自检；如果xdata自检正常则结束自检，如果不正常则重新开始自检。

进一步的，所述按键触发和识别按键控制单元的流程为：先判断是否有按键触发，如果有，则进行软件延时，再判断是否属于按键有效触发；如果是，则判断是否有二次触发，如果有，则进行软件延时，再判断是否属于二次按键有效触发；如果是，则对按键进行识别，如果识别为检测者按键，则结束识别按键程序，如果识别为擦除按键，则执行擦除命令并结束识别按键程序；在本流程的任何一个判断中，如果判断结果为否，则结束识别按键程序并进入主循环程序；在所述执行按键有效触发判断中，如果判断为有效触发，或者是执行擦除命令，则向状态灯控制单元发送信号。

进一步的，所述数据有效性判定的流程为：打开肺功能测试模块的连接串口，发送仪器连接指令，进行仪器连接检查，如果检查结果为系统正常，则发送目录读取指令，再进行仪器数据有效性检查，如果检查结果为有效，则结束有效性判定程序进入数据打包发送程序；如果仪器连接检查结果为系统不正常，则返回主循环；如果所述仪器连接检查为不正常，或者仪器数据有效性检查结果为无效，则返回主循环，并向状态灯控制单元发送信号。

进一步的，所述数据打包发送单元的流程为：发送CAN数传请求，将目录数据发送至总线，判断目录数据是否已发送三次，如果判断为已发送三次，则通过目录数据，并解析测试数据的长度；再发送CAN数传请求，发送数据起始包，判断数据起始包是否已发送三次，如判断已发送三次，再获取要发送的包数，发送测试数据读取指令，串口接收测试数据，再向CAN发送数传请求，向数据接收软件发送数据包，同时将包数计数器的值I减1，判断I的值是否为0，如果不为0,串口继续接收测试数据，并向数据接收软件发送数据包，同时将包数计数器的值I再减1，如此循环，直到I的值为0时，发送数据最后一包，再向CAN发送数传请求，发送数据结束包，判断数据结束包是否已发送三次，如判断已发送三次，则结束本流程。

进一步的，所述串口为RS232串口，系统采用C8051F043集成CAN控制器进行总线通信，CAN收发器选用PCA82C250，所述CAN总线采用CAN2.0B协议。

本发明的有益效果在于，本软件充分运用CAN总线通信这种广泛应用于航天、交通、医疗、环境控制等领域、十分成熟的通信协议，将肺功能检测数据打包后远程传输，实现了特殊环境下的肺功能检测，如航天、水下、户外等没有肺功能仪专业分析人员和专业分析设备的场合，大大提高了肺功能检测的使用场合，实现对特殊环境工作人员的健康状态、工作能力的标准化评价。同时，本软件的设计思路和实现方法也可灵活运用在其他的通信协议上。

附图说明

图1本发明的软件外部接口数据流图

图2本发明的软件结构图

图3初始化程序流程图

图4主循环程序流程图

图5UART1中断处理程序流程图

图6CAN中断处理程序流程图

图7系统自检程序流程图

图8按键触发和识别按键控制单元的流程图

图9判断有效数据单元流程图

图10数据打包发送流程图

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

肺功能数据传输软件在肺功能仪硬件平台的配合下，主要完成以下功能：向肺功能测试模块发送数据传输指令，接收肺功能测试模块的测试数据，并将测试数据与测试者信息通过CAN总线进行远程传输。肺功能数据传输软件为嵌入式软件，便携式运动肺功能仪上电，软件即开始运行,首先进行程序初始化，然后进入主程序运行。肺功能数据传输软件在运行过程中主要与肺功能测试模块、测试者识别按键和CAN总线接口进行数据的传递和处理。本发明的软件外部接口数据流图如图1所示。

在本实施例中，测量数据传输串口为RS232串口，波特率为19.2kbps。系统采用C8051F043集成CAN控制器进行总线通信，它兼容CAN技术规范2.0A和2.0B，通信速率为500kbps。CAN收发器选用PCA82C250，所述CAN总线采用CAN2.0B协议。输入按键分为A/B/C键、擦除键。

图2所示为本发明实施例的软件结构图。肺功能数据传输软件采用模块化方法设计，按功能分初始化部件、主循环部件、中断处理部件等。所述初始化部件对CPU、接口、状态量初始化，其优先级为0级；主循环部件循环查询按键状态、数据有效性并进行数据打包发送，包括系统自检单元、判断有效数据单元、识别按键控制单元、状态灯控制单元、数据打包发送单元，其优先级为4级；所述中断处理部件包括定时器T0中断、CAN中断和UART1中断，T0中断用于发送数传请求帧的延时定时，其优先级为1级；CAN中断用于与主机通信，其优先级为2级；UART1中断用于接收测试模块的数据并存储，其优先级为3级。

图3所示为所述初始化程序流程图，初始化部件的初始化程序流程为：判断外部晶振稳定性，如果稳定则切换到外部晶振，打开看门狗，对UART1初始化，进行I/O分配，对状态灯初始化，对CAN初始化，打开CAN中断，结束初始化。本流程的功能是完成对cpu、data区域、xdata区域自检判断系统运行的情况。

图4所示为所述主循环程序流程图，包括：系统自检，如果自检正常，则检查是否有按键触发，如果有按键触发，则进入识别按键控制单元，再进行数据有效性判定，如果判断数据有效，则进入数据打包发送单元进行数据发送，并返回系统自检；上述流程中如果判断为否，则返回系统自检；在所述自检正常、识别按键控制单元、数据有效和数据打包发送单元均向状态灯控制单元发送状态信号。本流程的任务包括循环查询按键状态，判断是否有新的测试完成；将接收到的测量数据打包成要求的格式发送。

图5为所述UART1中断处理程序流程图，包括：喂狗，判断是否接收到中断信号，如果没有收到中断信号，则返回；如果收到中断信号，则更新工程遥测参数，在收到新的数据后，将接收数据长度加一，再将接收到的数据存入Xdata后返回。本流程的任务是接收测试模块的数据并存储，为主循环任务提供测试模块的数据。

图6为所述CAN中断处理程序流程图，包括：喂狗，判断是否接收到广播帧，如果收到广播帧，则判断是否收到数传请求使能信号，当收到数传请求使能信号时，启动T0定时器，发送数传请求帧，如果没有收到数传请求使能信号，则返回；如果没有收到广播帧，则判断是否收到数传通知帧，如果收到数传通知帧，则设置数传通知使能，如果没收到数传通知帧，则返回。本流程的任务是与主机通信，将主循环任务中打包好的数据发送到CAN总线；判断是否有数传请求；启动定时器T0用于发送数传请求帧的延时定时。

图7为所述系统自检程序流程图，包括：先进行cpu自检，如果cpu自检正常则进行data自检，如果不正常则重新开始自检；如果data自检正常则进行xdata自检，如果不正常则重新开始自检；如果XDATA自检正常则结束自检，如果不正常则重新开始自检。本流程的功能是完成cpu、data区域、xdata区域自检判断系统运行的情况。

图8为所述按键触发和识别按键控制单元的流程图，包括：先判断是否有按键触发，如果有，则进行软件延时，再判断是否属于按键有效触发；如果是，则判断是否有二次触发，如果有，则进行软件延时，再判断是否属于二次按键有效触发；如果是，则对按键进行识别，如果识别为检测者按键，则结束识别按键程序，如果识别为擦除按键，则执行擦除命令并结束识别按键程序；在本流程的任何一个判断中，如果判断结果为否，则结束识别按键程序并进入主循环程序；在所述执行按键有效触发判断中，如果判断为有效触发，或者是执行擦除命令，则向状态灯控制单元发送信号。本流程对对触发的按键进行识别，根据按键的电平信号，判断各按键的电平信号，软件去抖动；识别有效触发的按键，控制状态指示灯；按键识别分为A/B/C、擦除键。

图9为所述判断有效数据单元流程图，包括：打开肺功能测试模块的连接串口，发送仪器连接指令，进行仪器连接检查，如果检查结果为系统正常，则发送目录读取指令，再进行仪器数据有效性检查，如果检查结果为有效，则结束有效性判定程序进入数据打包发送程序；如果仪器连接检查结果为系统不正常，则返回主循环；如果所述仪器连接检查为不正常，或者仪器数据有效性检查结果为无效，则返回主循环，并向状态灯控制单元发送信号。本流程的任务是对肺功能测试模块进行连接检查，对测试数据有效性进行检查。

图10为所述数据打包发送流程图，包括：发送CAN数传请求，将目录数据发送至总线，判断目录数据是否已发送三次，如果判断为已发送三次，则通过目录数据，并解析测试数据的长度；再发送CAN数传请求，发送数据起始包，判断数据起始包是否已发送三次，如判断已发送三次，再获取要发送的包数，发送测试数据读取指令，串口接收测试数据，再向CAN发送数传请求，向数据接收软件发送数据包，同时将包数计数器的值I减1，判断I的值是否为0，如果不为0,串口继续接收测试数据，并向数据接收软件发送数据包，同时将包数计数器的值I再减1，如此循环，直到I的值为0时，发送数据最后一包，再向CAN发送数传请求，发送数据结束包，判断数据结束包是否已发送三次，如判断已发送三次，则结束本流程。本流程中发送目录数据三次；发送数据起始包三次；发送测试数据；发送数据结束包三次，其任务是按照协议打包发送。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种肺功能数据传输的软件实现方法，其特征在于，包括初始化部件、主循环部件和中断处理部件，所述初始化部件对CPU、接口、状态量初始化，其优先级为0级；主循环部件循环查询按键状态、数据有效性并进行数据打包发送，包括系统自检单元、判断有效数据单元、识别按键控制单元、状态灯控制单元、数据打包发送单元，其优先级为4级；所述中断处理部件包括定时器T0中断、CAN中断和UART1中断，T0中断用于发送数传请求帧的延时定时，其优先级为1级；CAN中断用于与主机通信，其优先级为2级；UART1中断用于接收测试模块的数据并存储，其优先级为3级,优先级0到优先级4依次递减。

2.如权利要求1所述的一种肺功能数据传输的软件实现方法,其特征在于，初始化部件的初始化程序流程为：判断外部晶振稳定性，如果稳定则切换到外部晶振，打开看门狗，对UART1初始化，进行I/O分配，对状态灯初始化，对CAN初始化，打开CAN中断，结束初始化。

3.如权利要求1所述的一种肺功能数据传输的软件实现方法,其特征在于，所述主循环部件的程序流程为：系统自检，如果自检正常，则检查是否有按键触发，如果有按键触发，则进入识别按键控制单元，再进行数据有效性判定，如果判断数据有效，则进入数据打包发送单元进行数据发送，并返回系统自检；上述流程中如果判断为否，则返回系统自检；在所述自检正常时，识别按键控制单元、数据有效和数据打包发送单元均向状态灯控制单元发送状态信号。

4.如权利要求1所述的一种肺功能数据传输的软件实现方法,其特征在于，所述UART1中断的处理流程为：喂狗，判断是否接收到中断信号，如果没有收到中断信号，则返回；如果收到中断信号，则更新肺功能仪的产品状态参数，在收到新的数据后，将接收数据长度加一，再将接收到的数据存入缓存后返回。

5.如权利要求1所述的一种肺功能数据传输的软件实现方法,其特征在于，所述CAN中断的处理流程为：喂狗，判断是否接收到广播帧，如果收到广播帧，则判断是否收到数传请求使能信号，当收到数传请求使能信号时，启动T0定时器，发送数传请求帧，如果没有收到数传请求使能信号，则返回；如果没有收到广播帧，则判断是否收到数传通知帧，如果收到数传通知帧，则设置数传通知使能，如果没收到数传通知帧，则返回。

6.如权利要求3所述的一种肺功能数据传输的软件实现方法,其特征在于，所述系统自检的程序流程为：先进行cpu自检，如果cpu自检正常则进行data自检，如果不正常则重新开始自检；如果data自检正常则进行xdata自检，如果不正常则重新开始自检；如果xdata自检正常则结束自检，如果不正常则重新开始自检。

7.如权利要求3所述的一种肺功能数据传输的软件实现方法,其特征在于，所述按键触发和识别按键控制单元的流程为：先判断是否有按键触发，如果有，则进行软件延时，再判断是否属于按键有效触发；如果是，则判断是否有二次触发，如果有，则进行软件延时，再判断是否属于二次按键有效触发；如果是，则对按键进行识别，如果识别为检测者按键，则结束识别按键程序，如果识别为擦除按键，则执行擦除命令并结束识别按键程序；在本流程的任何一个判断中，如果判断结果为否，则结束识别按键程序并进入主循环程序；在所述执行按键有效触发判断中，如果判断为有效触发，或者是执行擦除命令，则向状态灯控制单元发送信号。

8.如权利要求3所述的一种肺功能数据传输的软件实现方法,其特征在于，所述数据有效性判定的流程为：打开肺功能测试模块的连接串口，发送仪器连接指令，进行仪器连接检查，如果检查结果为系统正常，则发送目录读取指令，再进行仪器数据有效性检查，如果检查结果为有效，则结束有效性判定程序进入数据打包发送程序；如果仪器连接检查结果为系统不正常，则返回主循环；如果所述仪器连接检查为不正常，或者仪器数据有效性检查结果为无效，则返回主循环，并向状态灯控制单元发送信号。

9.如权利要求3所述的一种肺功能数据传输的软件实现方法,其特征在于，所述数据打包发送单元的流程为：发送CAN数传请求，将目录数据发送至总线，判断目录数据是否已发送三次，如果判断为已发送三次，则通过目录数据，并解析测试数据的长度；再发送CAN数传请求，发送数据起始包，判断数据起始包是否已发送三次，如判断已发送三次，再获取要发送的包数，发送测试数据读取指令，串口接收测试数据，再向CAN发送数传请求，向数据接收软件发送数据包，同时将包数计数器的值I减1，判断I的值是否为0，如果不为0,串口继续接收测试数据，并向数据接收软件发送数据包，同时将包数计数器的值I再减1，如此循环，直到I的值为0时，发送数据最后一包，再向CAN发送数传请求，发送数据结束包，判断数据结束包是否已发送三次，如判断已发送三次，则结束本流程。

10.如权利要求1至9中任一权利要求所述的一种肺功能数据传输的软件实现方法,其特征在于，所述串口为RS232串口，系统采用C8051F043集成CAN控制器进行总线通信，CAN收发器选用PCA82C250，所述CAN总线采用CAN2.0B协议。

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